JP7342424B2 - コイル部品及びこれを備える非接触電力伝送装置 - Google Patents

コイル部品及びこれを備える非接触電力伝送装置 Download PDF

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Description

本発明はコイル部品に関し、特に、非接触電力伝送装置に用いることが好適なコイル部品及びこれを備える非接触電力伝送装置に関する。
近年、電源ケーブルを用いることなく、送電側から受電側にワイヤレスで電力を供給する非接触電力伝送装置が実用化されている。非接触電力伝送装置は、電車、電気自動車等の輸送機器、家電製品、電子機器、無線通信機器、玩具、産業機器といった様々な製品への応用が期待されている。例えば、特許文献１には、スパイラル状のコイルパターンが形成された基板を複数枚用意し、これらが相互に接続されるよう積層することによって、非接触電力伝送装置用の送電コイル又は受電コイルを構成した例が開示されている。
特許文献１に記載されたコイル部品は、複数のコイルパターンが並列に接続された構成を有している。これにより抵抗値が低下することから、より多くの電流を流すことが可能となる。
特開２０１８－１０２１２４号公報
しかしながら、特許文献１に記載されたコイル部品においては、異なる基板に形成されたコイルパターン同士を基板と重なる位置で接続していることから、コイルパターン同士の接続が必ずしも容易ではないという問題があった。
したがって、本発明は、異なる基板に形成されたコイルパターン同士を容易に接続可能なコイル部品及びこれを備える非接触電力伝送装置を提供することを目的とする。
本発明によるコイル部品は、第１及び第２の基板と、第１の基板の一方の表面に形成された第１のコイルパターンと、第２の基板の一方の表面に形成された第２のコイルパターンと、第１のコイルパターンの一端に接続され、第１の基板から突出した第１の端子電極と、第２のコイルパターンの一端に接続され、第２の基板から突出した第２の端子電極とを備え、第１及び第２の基板は、第１及び第２の端子電極が互いに重なり且つ互いに接続されるよう、積層されていることを特徴とする。
本発明によれば、端子電極が基板から突出していることから、複数の端子電極を容易に接続することが可能となる。しかも、基板から突出した端子電極をコイル部品の外部端子として使用することも可能となる。
本発明によるコイル部品は、第１の基板の他方の表面に形成された第３のコイルパターンと、第２の基板の他方の表面に形成された第４のコイルパターンと、第３のコイルパターンの一端に接続され、第１の基板から突出した第３の端子電極と、第４のコイルパターンの一端に接続され、第２の基板から突出した第４の端子電極とをさらに備え、第１のコイルパターンの他端と第３のコイルパターンの他端は互いに接続され、第２のコイルパターンの他端と第４のコイルパターンの他端は互いに接続され、第１及び第２の基板は、第３及び第４の端子電極が互いに重なり且つ互いに接続されるよう、積層されていても構わない。これによれば、第１及び第３のコイルパターンからなる第１のコイルと、第２及び第４のコイルパターンからなる第２のコイルを容易に並列接続することが可能となる。
本発明によるコイル部品は、第３及び第４の基板と、第３の基板の一方の表面に形成された第５のコイルパターンと、第４の基板の一方の表面に形成された第６のコイルパターンと、第３の基板の他方の表面に形成された第７のコイルパターンと、第４の基板の他方の表面に形成された第８のコイルパターンと、第５のコイルパターンの一端に接続され、第３の基板から突出した第５の端子電極と、第６のコイルパターンの一端に接続され、第４の基板から突出した第６の端子電極と、第７のコイルパターンの一端に接続され、第３の基板から突出した第７の端子電極と、第８のコイルパターンの一端に接続され、第４の基板から突出した第８の端子電極とをさらに備え、第５のコイルパターンの他端と第７のコイルパターンの他端は互いに接続され、第６のコイルパターンの他端と第８のコイルパターンの他端は互いに接続され、第３及び第４の基板は、第５及び第６の端子電極が互いに重なり且つ互いに接続されるとともに、第７及び第８の端子電極が互いに重なり且つ互いに接続されるよう、積層され、第１及び第２の基板と第３及び第４の基板は、第１乃至第４のコイルパターンの一部と第５乃至第８のコイルパターンの一部が重なるよう、積層されていても構わない。これによれば、第１乃至第４のコイルパターンからなるコイルユニットの平面位置と、第５乃至第８のコイルパターンからなるコイルユニットの平面位置が異なることから、これらコイルユニットを非接触電力伝送装置用の送電コイル又は受電コイルとして用いれば、送電可能エリア又は受電可能エリアを拡大することが可能となる。
本発明によるコイル部品は、第３の基板から突出した第１及び第２のダミー電極をさらに備え、第１のダミー電極は、第１及び第２の端子電極と重なり、第２のダミー電極は、第３及び第４の端子電極と重なるものであっても構わない。これによれば、第１及び第２の端子電極の接続が容易になるとともに、第３及び第４の端子電極の接続が容易になる。
本発明によるコイル部品は、第４の基板から突出した第３及び第４のダミー電極をさらに備え、第３のダミー電極は、第１及び第２の端子電極並びに第１のダミー電極と重なり、第４のダミー電極は、第３及び第４の端子電極並びに第２のダミー電極と重なるものであっても構わない。これによれば、第１及び第２の端子電極の接続がより容易になるとともに、第３及び第４の端子電極の接続がより容易になる。
本発明によるコイル部品は、第１の基板から突出した第５及び第７のダミー電極と、第２の基板から突出した第６及び第８のダミー電極とをさらに備え、第５及び第６のダミー電極は、第５及び第６の端子電極と重なり、第７及び第８のダミー電極は、第７及び第８の端子電極と重なるものであっても構わない。これによれば、第５及び第６の端子電極の接続が容易になるとともに、第７及び第８の端子電極の接続が容易になる。
本発明によるコイル部品は、第１及び第２の端子電極に接続された第１のコネクタピンと、第３及び第４の端子電極に接続された第２のコネクタピンと、第５及び第６の端子電極に接続された第３のコネクタピンと、第７及び第８の端子電極に接続された第４のコネクタピンとをさらに備えるものであっても構わない。これによれば、回路基板との接続が容易となる。
本発明による非接触電力伝送装置は、上記のコイル部品と、第１及び第２のコネクタピンを介して第１乃至第４のコイルパターンに接続され、第３及び第４のコネクタピンを介して第５乃至第８のコイルパターンに接続された回路基板とを備えることを特徴とする。本発明によれば、回路基板とコイル部品の接続作業が容易になることから、製造コストを低減することが可能となる。
本発明において、回路基板は、第１乃至第４のコイルパターンと第５乃至第８のコイルパターンに電流を排他的に流すスイッチを有するものであっても構わない。これによれば、本発明によるコイル部品を非接触電力伝送装置の送電コイルとして用いた場合、受電コイルの平面位置に応じ、第１～第４又は第５～第８のコイルパターンを用いて電力伝送を行うことが可能となる。
このように、本発明によれば、異なる基板に形成されたコイルパターン同士を容易に接続可能なコイル部品及びこれを備える非接触電力伝送装置を提供することが可能となる。
図１は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１の外観を示す略斜視図である。 図２は、コイル部品１の略分解斜視図である。 図３は、コイル部品１の模式的な断面図である。 図４は、基板１０及びその表面に形成されたコイルパターン１００Ａ，２００Ａの形状を説明するための略斜視図である。 図５は、基板４０及びその表面に形成されたコイルパターン３００Ａ，４００Ａ，５００Ａ，６００Ａの形状を説明するための略斜視図である。 図６（ａ）は引き出しパターンが形成された部分の模式的な断面図であり、図６（ｂ）は端子電極が形成された部分の模式的な断面図である。 図７は、センターコイルＣ０の等価回路図である。 図８（ａ）は引き出しパターンが形成された部分の第１の変形例による模式的な断面図であり、図８（ｂ）は端子電極が形成された部分の第１の変形例による模式的な断面図である。 図９（ａ）は引き出しパターンが形成された部分の第２の変形例による模式的な断面図であり、図９（ｂ）は端子電極が形成された部分の第２の変形例による模式的な断面図である。 図１０は、コイル部品１を透過的に示す模式的な平面図である。 図１１は、コイル部品１とこれに接続される周辺回路の回路図である。 図１２は、コイル部品１を非接触電力伝送装置の送電コイルとして用いた場合における、ワイヤレス送電装置の外観を示す模式図である。 図１３は、コイル部品１を用いた非接触電力伝送装置の構成を示す模式図である。 図１４は、コイル部品１と回路基板７００を接続する第１の方法を説明するための模式図である。 図１５は、コイル部品１と回路基板７００を接続する第２の方法を説明するための模式図である。 図１６は、コイル部品１と回路基板７００を接続する第２の方法を説明するための模式図である。 図１７は、コイル部品１と回路基板７００を接続する第２の方法を説明するための模式図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１の外観を示す略斜視図である。また、図２はコイル部品１の略分解斜視図であり、図３はコイル部品１の模式的な断面図である。
図１～図３に示すように、本実施形態によるコイル部品１は、磁性シート２と、磁性シート２と重なるように配置されたセンターコイルＣ０、第１のサイドコイルＣ１及び第２のサイドコイルＣ２によって構成されている。磁性シート２は、フェライト、パーマロイ、複合磁性材料などの高透磁率材料からなるシート部材であり、センターコイルＣ０及びサイドコイルＣ１，Ｃ２に鎖交する磁束の磁路として機能する。特に限定されるものではないが、本実施形態によるコイル部品１は、非接触電力伝送装置の送電コイルとして用いることができる。この場合、センターコイルＣ０及びサイドコイルＣ１，Ｃ２から見て、磁性シート２とは反対側に位置する受電面３に受電コイルが配置される。
センターコイルＣ０は、基板１０，２０，３０の一方の表面１１，２１，３１にそれぞれ形成されたコイルパターン１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃと、基板１０，２０，３０の他方の表面１２，２２，３２にそれぞれ形成されたコイルパターン２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃとを備えている。第１のサイドコイルＣ１は、基板４０，５０，６０の一方の表面４１，５１，６１にそれぞれ形成されたコイルパターン３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃと、基板４０，５０，６０の他方の表面４２，５２，６２にそれぞれ形成されたコイルパターン４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃとを備えている。第２のサイドコイルＣ２は、基板４０，５０，６０の一方の表面４１，５１，６１にそれぞれ形成されたコイルパターン５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃと、基板４０，５０，６０の他方の表面４２，５２，６２にそれぞれ形成されたコイルパターン６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃとを備えている。基板１０，２０，３０，４０，５０，６０の材料については特に限定されないが、ＰＥＴ樹脂などの透明又は半透明な厚みが１０～５０μｍ程度であるフィルム状のフレキシブル材料を用いることができる。また、基板１０，２０，３０，４０，５０，６０は、ガラスクロスにエポキシ系樹脂が含浸されたフレキシブル基板であっても構わない。
本実施形態においては、センターコイルＣ０を構成する各コイルパターン（１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ）のターン数が互いに同じであり、第１のサイドコイルＣ１を構成する各コイルパターン（３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ）のターン数が互いに同じであり、第２のサイドコイルＣ２を構成する各コイルパターン（５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃ，６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃ）のターン数が互いに同じである。また、第１のサイドコイルＣ１を構成する各コイルパターンのターン数と、第２のサイドコイルＣ２を構成する各コイルパターンのターン数も同じである。センターコイルＣ０を構成する各コイルパターンのターン数と、第１のサイドコイルＣ１又は第２のサイドコイルＣ２を構成する各コイルパターンのターン数は、同じであっても構わないし、異なっていても構わない。以下、コイルパターン１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを特に区別する必要がない場合、或いは、コイルパターン１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを総称する場合には、単に「コイルパターン１００」と表記することがある。他のコイルパターン２００，３００，４００，５００，６００についても同様である。
図４は、基板１０及びその表面に形成されたコイルパターン１００Ａ，２００Ａの形状を説明するための略斜視図である。
図４に示すように、コイルパターン１００Ａの外周端は端子電極Ｅ１Ａに接続され、コイルパターン２００Ａの外周端は端子電極Ｅ２Ａに接続されている。端子電極Ｅ１Ａ，Ｅ２Ａは、基板１０上に形成されておらず、基板１０から突出している。つまり、端子電極Ｅ１Ａ，Ｅ２Ａは、基板１０とは重なりを有していない。端子電極Ｅ１Ａは、基板１０の一方の表面１１に設けられた引き出しパターン１１１Ａと、基板１０の他方の表面１２に設けられた引き出しパターン１１２Ａを介して、コイルパターン１００Ａの外周端に接続されている。引き出しパターン１１１Ａと引き出しパターン１１２Ａは、基板１０を貫通して設けられたスルーホール導体を介して互いに接続されている。一方、端子電極Ｅ２Ａは、基板１０の一方の表面１１に設けられた引き出しパターン２１１Ａを介して、コイルパターン２００Ａの外周端に接続されている。
端子電極Ｅ１Ａ，Ｅ２Ａは、それぞれ引き出しパターン１１１Ａ，２１１Ａの延長であり、引き出しパターン１１１Ａ，２１１Ａと同じ導電材料からなる。端子電極Ｅ１Ａ，Ｅ２Ａは、コイルパターン１００Ａ，２００Ａや引き出しパターン１１１Ａ，１１２Ａ，２１１Ａと同時に基板１０の表面に形成され、その後、レーザービームの照射などによって、端子電極Ｅ１Ａ，Ｅ２Ａと重なる部分における基板１０を除去することにより、基板１０から突出した状態とされる。
特に限定されるものではないが、コイルパターン１００Ａ，２００Ａはいずれもスパイラル状の５本のスリットによって径方向に６分割されている。例えば、コイルパターン２００Ａはライン２０１Ａ～２０６Ａに６分割され、各ライン２０１Ａ～２０６Ａが複数ターンに亘ってスパイラル状に巻回されている。ライン２０１Ａ～２０６Ａの内周端は、基板１０を貫通して設けられたスルーホール導体Ｔ１１～Ｔ１６を介して、コイルパターン１００Ａの対応するラインにそれぞれ接続される。具体的には、最も外周側に位置するライン２０１Ａは、スルーホール導体Ｔ１１を介して、コイルパターン１００Ａを構成する最も内側に位置するラインに接続され、最も内周側に位置するライン２０６Ａは、スルーホール導体Ｔ１６を介して、コイルパターン１００Ａを構成する最も外側に位置するラインに接続される。
コイルパターン１００Ｂ，２００Ｂ，１００Ｃ，２００Ｃについても同様の構成を有していることから重複する説明は省略する。
図５は、基板４０及びその表面に形成されたコイルパターン３００Ａ，４００Ａ，５００Ａ，６００Ａの形状を説明するための略斜視図である。
図５に示すように、コイルパターン３００Ａの外周端は端子電極Ｅ３Ａに接続され、コイルパターン４００Ａの外周端は端子電極Ｅ４Ａに接続されている。端子電極Ｅ３Ａ，Ｅ４Ａは、基板４０上に形成されておらず、基板４０から突出している。つまり、端子電極Ｅ３Ａ，Ｅ４Ａは、基板４０とは重なりを有していない。端子電極Ｅ３Ａは、基板４０の一方の表面４１に設けられた引き出しパターン３１１Ａと、基板４０の他方の表面４２に設けられた引き出しパターン３１２Ａを介して、コイルパターン３００Ａの外周端に接続されている。引き出しパターン３１１Ａと引き出しパターン３１２Ａは、基板４０を貫通して設けられたスルーホール導体を介して互いに接続されている。一方、端子電極Ｅ４Ａは、基板４０の一方の表面４１に設けられた引き出しパターン４１１Ａを介して、コイルパターン４００Ａの外周端に接続されている。
同様に、コイルパターン５００Ａの外周端は端子電極Ｅ５Ａに接続され、コイルパターン６００Ａの外周端は端子電極Ｅ６Ａに接続されている。端子電極Ｅ５Ａ，Ｅ６Ａは、基板４０上に形成されておらず、基板４０から突出している。つまり、端子電極Ｅ５Ａ，Ｅ６Ａは、基板４０とは重なりを有していない。端子電極Ｅ５Ａは、基板４０の一方の表面４１に設けられた引き出しパターン５１１Ａと、基板４０の他方の表面４２に設けられた引き出しパターン５１２Ａを介して、コイルパターン５００Ａの外周端に接続されている。引き出しパターン５１１Ａと引き出しパターン５１２Ａは、基板４０を貫通して設けられたスルーホール導体を介して互いに接続されている。一方、端子電極Ｅ６Ａは、基板４０の一方の表面４１に設けられた引き出しパターン６１１Ａを介して、コイルパターン６００Ａの外周端に接続されている。
端子電極Ｅ３Ａ，Ｅ４Ｅ，Ｅ５Ａ，Ｅ６Ａは、それぞれ引き出しパターン３１１Ａ，４１１Ａ，５１１Ａ，６１１Ａの延長であり、引き出しパターン３１１Ａ，４１１Ａ，５１１Ａ，６１１Ａと同じ導電材料からなる。端子電極Ｅ３Ａ，Ｅ４Ｅ，Ｅ５Ａ，Ｅ６Ａは、コイルパターン３００Ａ，４００Ａ，５００Ａ，６００Ａや引き出しパターン３１１Ａ，３１２Ａ，４１１Ａ，５１１Ａ，５１２Ａ，６１１Ａと同時に基板４０の表面に形成され、その後、レーザービームの照射などによって、端子電極Ｅ３Ａ，Ｅ４Ｅ，Ｅ５Ａ，Ｅ６Ａと重なる部分における基板４０を除去することにより、基板４０から突出した状態とされる。
特に限定されるものではないが、コイルパターン３００Ａ，４００Ａ，５００Ａ，６００Ａはいずれもスパイラル状の５本のスリットによって径方向に６分割されている。例えば、コイルパターン４００Ａはライン４０１Ａ～４０６Ａに６分割され、各ライン４０１Ａ～４０６Ａが複数ターンに亘ってスパイラル状に巻回されている。同様に、コイルパターン６００Ａはライン６０１Ａ～６０６Ａに６分割され、各ライン６０１Ａ～６０６Ａが複数ターンに亘ってスパイラル状に巻回されている。ライン４０１Ａ～４０６Ａの内周端は、基板４０を貫通して設けられたスルーホール導体Ｔ２１～Ｔ２６を介して、コイルパターン３００Ａの対応するラインにそれぞれ接続される。同様に、ライン６０１Ａ～６０６Ａの内周端は、基板４０を貫通して設けられたスルーホール導体Ｔ３１～Ｔ３６を介して、コイルパターン５００Ａの対応するラインにそれぞれ接続される。
具体的には、最も外周側に位置するライン４０１Ａは、スルーホール導体Ｔ２１を介して、コイルパターン３００Ａを構成する最も内側に位置するラインに接続され、最も内周側に位置するライン４０６Ａは、スルーホール導体Ｔ２６を介して、コイルパターン３００Ａを構成する最も外側に位置するラインに接続される。同様に、最も外周側に位置するライン６０１Ａは、スルーホール導体Ｔ３１を介して、コイルパターン５００Ａを構成する最も内側に位置するラインに接続され、最も内周側に位置するライン６０６Ａは、スルーホール導体Ｔ３６を介して、コイルパターン５００Ａを構成する最も外側に位置するラインに接続される。
コイルパターン３００Ｂ，４００Ｂ，５００Ｂ，６００Ｂ，３００Ｃ，４００Ｃ，５００Ｃ，６００Ｃについても同様の構成を有していることから重複する説明は省略する。
本発明において、各コイルパターンを構成する各ターンを複数のラインに分割することは必須でないが、各ターンを複数のラインに分割することにより、電流密度分布の偏在が緩和される。さらに、上記のように基板の一方の表面に設けられたコイルパターンと基板の他方の表面に設けられたコイルパターンとで内外周の入れ替えを行えば、ライン間における内外周差が相殺されることから、電流密度分布がより均一化され、直流抵抗や交流抵抗をよりいっそう低減することが可能となる。
図６（ａ）は引き出しパターンが形成された部分の模式的な断面図であり、図６（ｂ）は端子電極が形成された部分の模式的な断面図である。
図６（ａ）に示すように、コイルパターン１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの外周端にそれぞれ接続された３つの引き出しパターン１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃは基板２０，３０を介して互いに重なり、コイルパターン２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃにそれぞれ接続された３つの引き出しパターン２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃは基板２０，３０を介して互いに重なる。また、コイルパターン３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃの外周端にそれぞれ接続された３つの引き出しパターン３１１Ａ，３１１Ｂ，３１１Ｃは基板５０，６０を介して互いに重なり、コイルパターン４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃにそれぞれ接続された３つの引き出しパターン４１１Ａ，４１１Ｂ，４１１Ｃは基板５０，６０を介して互いに重なる。同様に、コイルパターン５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃの外周端にそれぞれ接続された３つの引き出しパターン５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃは基板５０，６０を介して互いに重なり、コイルパターン６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃにそれぞれ接続された３つの引き出しパターン６１１Ａ，６１１Ｂ，６１１Ｃは基板５０，６０を介して互いに重なる。
以下、引き出しパターン１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃを単に引き出しパターン１１１と総称し、引き出しパターン２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃを単に引き出しパターン２１１と総称し、引き出しパターン３１１Ａ，３１１Ｂ，３１１Ｃを単に引き出しパターン３１１と総称し、引き出しパターン４１１Ａ，４１１Ｂ，４１１Ｃを単に引き出しパターン４１１と総称し、引き出しパターン５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃを単に引き出しパターン５１１と総称し、引き出しパターン６１１Ａ，６１１Ｂ，６１１Ｃを単に引き出しパターン６１１と総称する。ここで、引き出しパターン１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１の平面位置は互いに異なっている。
図６（ｂ）に示すように、引き出しパターン１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１の延長線上には、端子電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６がそれぞれ位置する。ここで、端子電極Ｅ１は引き出しパターン１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃの延長である端子電極Ｅ１Ａ，Ｅ１Ｂ，Ｅ１Ｃからなり、端子電極Ｅ２は引き出しパターン２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃの延長である端子電極Ｅ２Ａ，Ｅ２Ｂ，Ｅ２Ｃからなり、端子電極Ｅ３は引き出しパターン３１１Ａ，３１１Ｂ，３１１Ｃの延長である端子電極Ｅ３Ａ，Ｅ３Ｂ，Ｅ３Ｃからなり、端子電極Ｅ４は引き出しパターン４１１Ａ，４１１Ｂ，４１１Ｃの延長である端子電極Ｅ４Ａ，Ｅ４Ｂ，Ｅ４Ｃからなり、端子電極Ｅ５は引き出しパターン５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの延長である端子電極Ｅ５Ａ，Ｅ５Ｂ，Ｅ５Ｃからなり、端子電極Ｅ６は引き出しパターン６１１Ａ，６１１Ｂ，６１１Ｃの延長である端子電極Ｅ６Ａ，Ｅ６Ｂ，Ｅ６Ｃからなる。
端子電極Ｅ１は、基板１０，２０，３０から突出しており、基板１０，２０，３０とは重ならない位置に設けられていることから、対応する３つの端子電極Ｅ１Ａ，Ｅ１Ｂ，Ｅ１Ｃを容易に接続することができる。他の端子電極Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６についても同様である。３つの端子電極（例えばＥ１Ａ，Ｅ１Ｂ，Ｅ１Ｃ）を接続する方法としては、特に限定されるものではないが、超音波接続により行うことができる。
これにより、図７に示すように、コイルパターン１００Ａ，２００Ａからなるコイルと、コイルパターン１００Ｂ，２００Ｂからなるコイルと、コイルパターン１００Ｃ，２００Ｃからなるコイルが並列に接続され、センターコイルＣ０が構成されることになる。このように、センターコイルＣ０は、３つのコイルが並列に接続されていることから、１つのコイルのみを使用する場合と比べて約３倍の電流を流すことが可能となる。但し、本発明において並列に接続するコイルの数がこれに限定されるものではない。
図８（ａ）は引き出しパターンが形成された部分の第１の変形例による模式的な断面図であり、図８（ｂ）は端子電極が形成された部分の第１の変形例による模式的な断面図である。
図８に示す第１の変形例では、基板４０，５０，６０の表面にダミーパターン１１１Ｄ，２１１Ｄが設けられている。ここで、ダミーパターン１１１Ｄは、平面視で引き出しパターン１１１と重なる位置に設けられ、ダミーパターン２１１Ｄは、平面視で引き出しパターン２１１と重なる位置に設けられている。そして、ダミーパターン１１１Ｄの延長線上にはダミー電極Ｄ１が設けられ、ダミーパターン２１１Ｄの延長線上にはダミー電極Ｄ２が設けられている。ダミー電極Ｄ１，Ｄ２は、基板１０，２０，３０，４０，５０，６０とは重ならない位置に設けられており、それぞれ端子電極Ｅ１，Ｅ２と重なり、且つ、接続されている。このようなダミー電極Ｄ１，Ｄ２を用いれば、図８（ｂ）に示す平坦なステージＳに端子電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６を載置した状態で超音波接続を行うことができる。つまり、超音波接続を行う際に、端子電極Ｅ１，Ｅ２に曲げ応力が加わらないという利点が得られる。
図９（ａ）は引き出しパターンが形成された部分の第２の変形例による模式的な断面図であり、図９（ｂ）は端子電極が形成された部分の第２の変形例による模式的な断面図である。
図９に示す第２の変形例では、基板１０，２０，３０の表面にダミーパターン３１１Ｄ，４１１Ｄ，５１１Ｄ，６１１Ｄが設けられている。ここで、ダミーパターン３１１Ｄは、平面視で引き出しパターン３１１と重なる位置に設けられ、ダミーパターン４１１Ｄは、平面視で引き出しパターン４１１と重なる位置に設けられ、ダミーパターン５１１Ｄは、平面視で引き出しパターン５１１と重なる位置に設けられ、ダミーパターン６１１Ｄは、平面視で引き出しパターン６１１と重なる位置に設けられている。そして、ダミーパターン３１１Ｄの延長線上にはダミー電極Ｄ３が設けられ、ダミーパターン４１１Ｄの延長線上にはダミー電極Ｄ４が設けられ、ダミーパターン５１１Ｄの延長線上にはダミー電極Ｄ５が設けられ、ダミーパターン６１１Ｄの延長線上にはダミー電極Ｄ６が設けられている。ダミー電極Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６は、基板１０，２０，３０，４０，５０，６０とは重ならない位置に設けられており、それぞれ端子電極Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６と重なり、且つ、接続されている。このようなダミー電極Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を用いれば、図９（ｂ）に示す平坦なステージＳに端子電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６を載置した状態で超音波接続を行う場合に、端子電極Ｅ１，Ｅ２に曲げ応力が加わらないという利点が得られるだけでなく、各端子電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６の超音波接続における条件を一致させることが可能となる。
次に、各コイルパターンの平面形状について説明する。
図１０は、本実施形態によるコイル部品１を透過的に示す模式的な平面図である。
図１０において、ハッチングが付されている領域は、コイルパターンの最内周ターンから最外周ターンが含まれるコイル領域、つまり、コイルパターンの内径領域を除いた領域である。コイル領域内の具体的なパターン形状については後述する。
図１０に示すように、センターコイルＣ０のコイル領域の一部は、平面視で第１のサイドコイルＣ１のコイル領域と重なりを有しており、センターコイルＣ０のコイル領域の別の一部は、平面視で第２のサイドコイルＣ２のコイル領域と重なりを有している。第１のサイドコイルＣ１のコイル領域と第２のサイドコイルＣ２のコイル領域は重なりを有していない。第１のサイドコイルＣ１のコイル領域と第２のサイドコイルＣ２のコイル領域は、センターコイルＣ０のｘ方向における中心を軸として対称となる形状を有しており、且つ、センターコイルＣ０のｘ方向における中心を軸として対称となるよう配置されている。本実施形態においては、センターコイルＣ０及びサイドコイルＣ１，Ｃ２のコイル領域のｙ方向における幅については互いに同じである。
センターコイルＣ０及びサイドコイルＣ１，Ｃ２は、それぞれ内径領域７０～７２を有している。内径領域とは、コイルパターンによって囲まれた導体パターンの存在しない領域を指す。図１０に示すように、本実施形態においては、センターコイルＣ０の内径領域７０の一部は、第１のサイドコイルＣ１のコイル領域と重なっており、センターコイルＣ０の内径領域７０の別の一部は、第２のサイドコイルＣ２のコイル領域と重なっている。また、第１のサイドコイルＣ１の内径領域７１は、全てセンターコイルＣ０のコイル領域と重なっており、第２のサイドコイルＣ２の内径領域７２は、全てセンターコイルＣ０のコイル領域と重なっている。
このように、本実施形態によるコイル部品１を構成する３つのコイルＣ０～Ｃ２は、互いにｘ方向位置が異なるよう配置されていることから、非接触電力伝送装置の送電コイルとして用いた場合、給電可能エリアがｘ方向に拡大される。例えば、受電コイルが領域Ｘ０に存在する場合にはセンターコイルＣ０を用いて給電し、受電コイルが領域Ｘ１に存在する場合には第１のサイドコイルＣ１を用いて給電し、受電コイルが領域Ｘ２に存在する場合には第２のサイドコイルＣ２を用いて給電することができる。領域Ｘ０と領域Ｘ１の境界については、例えば内径領域７０と内径領域７１の間に設定し、領域Ｘ０と領域Ｘ２の境界については、例えば内径領域７０と内径領域７２の間に設定すれば良い。
図１１は、本実施形態によるコイル部品１とこれに接続される周辺回路の回路図である。
図１１に示すように、センターコイルＣ０は、直列に接続されたコイルパターン１００Ａ，２００Ａと、直列に接続されたコイルパターン１００Ｂ，２００Ｂと、直列に接続されたコイルパターン１００Ｃ，２００Ｃが並列接続された構成を有している。同様に、第１のサイドコイルＣ１は、直列に接続されたコイルパターン３００Ａ，４００Ａと、直列に接続されたコイルパターン３００Ｂ，４００Ｂと、直列に接続されたコイルパターン３００Ｃ，４００Ｃが並列接続された構成を有している。第２のサイドコイルＣ２は、直列に接続されたコイルパターン５００Ａ，６００Ａと、直列に接続されたコイルパターン５００Ｂ，６００Ｂと、直列に接続されたコイルパターン５００Ｃ，６００Ｃが並列接続された構成を有している。
本実施形態によるコイル部品１を非接触電力伝送装置の送電コイルとして用いる場合、スイッチ５を介して、センターコイルＣ０又はサイドコイルＣ１，Ｃ２を送電回路４に接続する。スイッチ５は、送電回路４とセンターコイルＣ０及びサイドコイルＣ１，Ｃ２を排他的に接続する回路であり、その切り替え制御は切替回路６によって行われる。これにより、送電回路４から出力される電流は、センターコイルＣ０及びサイドコイルＣ１，Ｃ２のいずれかに供給される。送電回路４、スイッチ５及び切替回路６は、後述する回路基板７００に設けることができる。
図１２は、本実施形態によるコイル部品１を非接触電力伝送装置の送電コイルとして用いた場合における、ワイヤレス送電装置の外観を示す模式図である。
図１２に示す例では受電面３がｘｙ平面を構成しており、受電面３にワイヤレス受電装置ＲＸが載置される。ワイヤレス受電装置ＲＸは例えばスマートフォンなどの携帯端末である。受電面３及びワイヤレス受電装置ＲＸには、両者を正確に位置決めするための位置決め機構などが設けられておらず、ワイヤレス受電装置ＲＸは、使用者によって受電面３に無造作に置かれる。そして、図１２に示すように、受電面３に置かれたワイヤレス受電装置ＲＸが領域Ｘ０に存在する場合には、図１１に示した切替回路６によってセンターコイルＣ０が選択され、送電回路４からセンターコイルＣ０に電流を流すことによって、非接触でワイヤレス受電装置ＲＸに電力伝送を行う。これに対し、仮に、受電面３に置かれたワイヤレス受電装置ＲＸが領域Ｘ１に存在する場合には、切替回路６によって第１のサイドコイルＣ１が選択される。また、受電面３に置かれたワイヤレス受電装置ＲＸが領域Ｘ２に存在する場合には、切替回路６によって第２のサイドコイルＣ２が選択される。これにより、ワイヤレス受電装置ＲＸが受電面３のどの位置に置かれても、正しく電力伝送を行うことが可能となる。ワイヤレス受電装置ＲＸの位置判定は、位置センサなどを用いて直接判定しても構わないし、コイル部品１のインピーダンスや電力波形の変化などを検出することによって間接的に行っても構わない。
図１３は、本実施形態によるコイル部品１を用いた非接触電力伝送装置の構成を示す模式図である。
図１３に示す非接触電力伝送装置は、ワイヤレス送電装置ＴＸとワイヤレス受電装置ＲＸからなるシステムであり、空間９を介して、ワイヤレス送電装置ＴＸに含まれる送電コイルＣ０～Ｃ２とワイヤレス受電装置ＲＸに含まれる受電コイル７を対向させることにより、ワイヤレスで電力伝送を行う。送電コイルＣ０～Ｃ２は、電源回路、インバータ回路、共振回路などを含む送電回路４に接続され、送電回路４から交流の電流が供給される。受電コイル７は、共振回路、整流回路、平滑回路などを含む受電回路８に接続される。そして、送電コイルＣ０～Ｃ２と受電コイル７を向かい合わせることにより両者を磁気結合させれば、ワイヤレス送電装置ＴＸからワイヤレス受電装置ＲＸへ空間９を介してワイヤレスに電力を伝送することができる。
送電コイルＣ０～Ｃ２から見て空間９の反対側には磁性シート２が配置され、受電コイル７から見て空間９の反対側には磁性シート２が配置される。磁性シート２は、送電コイルＣ０～Ｃ２及び受電コイル７のインダクタンスを高める役割を果たし、これにより、より効率的な電力伝送を行うことが可能となる。
次に、端子電極Ｅ１～Ｅ６を介したコイル部品１と回路基板の接続方法について説明する。
図１４は、コイル部品１と回路基板７００を接続する第１の方法を説明するための模式図である。
第１の接続方法では、貫通孔７０１が設けられた回路基板７００の表面にコイル部品１を搭載し、端子電極Ｅ１～Ｅ６を９０°折り曲げて貫通孔７０１に挿入することによって、コイル部品１と回路基板７００を接続している。このように、本実施形態によるコイル部品１は、端子電極Ｅ１～Ｅ６が基板から突出していることから、端子電極Ｅ１～Ｅ６を折り曲げ、貫通孔７０１に挿入することによって回路基板７００に接続することができる。或いは、回路基板７００にコネクタを搭載し、端子電極Ｅ１～Ｅ６を折り曲げることなく、コネクタに端子電極Ｅ１～Ｅ６を挿入する方法を用いても構わない。
図１５～図１７は、コイル部品１と回路基板７００を接続する第２の方法を説明するための模式図である。
第２の接続方法では、図１５及び図１６に示すコネクタ部材８００が用いられる。コネクタ部材８００は、６つのコネクタピン８０１～８０６を有しており、これらコネクタピン８０１～８０６は端子電極Ｅ１～Ｅ６にそれぞれ接続される。コネクタピン８０１～８０６は、銅などの金属からなる棒状体であり、９０°折り曲げられた形状を有している。図１６に示すように、コネクタピン８０１～８０６は、樹脂などの絶縁材料からなる支持体８１０によって支持され、コネクタピン８０１～８０６同士の間隔が一定に保たれる。コネクタピン８０１～８０６と端子電極Ｅ１～Ｅ６の接続は、超音波接続によって行うことが可能である。そして、図１７に示すように、ソケット７０２が設けられた回路基板７００にコイル部品１を搭載し、ソケット７０２にコネクタピン８０１～８０６を差し込むことによって、コイル部品１と回路基板の電気的接続を確立することができる。コイル部品１の固定は、接着剤などを用いて行うことができる。
このように、端子電極Ｅ１～Ｅ６にそれぞれ接続されたコネクタピン８０１～８０６を用いれば、コイル部品１と回路基板７００の接続作業を容易に行うことが可能となる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態によるコイル部品１は、１つのセンターコイルＣ０と２つのサイドコイルＣ１，Ｃ２を備えているが、本発明においてこの点は必須ではない。したがって、センターコイルＣ０のみからなるものであっても構わないし、サイドコイルＣ１又はＣ２のみからなるものであっても構わない。また、１つのセンターコイルＣ０と１つのサイドコイルＣ１からなるものであっても構わないし、２つのサイドコイルＣ１，Ｃ２からなるものであっても構わない。さらに、サイドコイルＣ１とサイドコイルＣ２が平面視で重ならない点も必須でなく、平面視で両者の一部が互いに重なりを有していても構わない。
また、センターコイルＣ０やサイドコイルＣ１，Ｃ２を構成するコイルパターンの数や、各コイルパターンのターン数についても特に限定されない。さらに、上記実施形態においては、２つのコイルパターン（例えばコイルパターン１００Ａと２００Ａ）を基板の表裏に形成しているが、本発明においてこの点も必須でない。
１ コイル部品
２ 磁性シート
３ 受電面
４ 送電回路
５ スイッチ
６ 切替回路
７ 受電コイル
８ 受電回路
９ 空間
１０，２０，３０，４０，５０，６０ 基板
１１，２１，３１，４１，５１，６１ 基板の一方の表面
１２，２２，３２，４２，５２，６２ 基板の他方の表面
７０～７２ 内径領域
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃ，６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃ， コイルパターン
１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１２Ａ，２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃ，３１１Ａ，３１１Ｂ，３１１Ｃ，３１２Ａ，４１１Ａ，４１１Ｂ，４１１Ｃ，５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃ，５１２Ａ，６１１Ａ，６１１Ｂ，６１１Ｃ 引き出しパターン
１１１Ｄ，２１１Ｄ、３１１Ｄ，４１１Ｄ，５１１Ｄ，６１１Ｄ ダミーパターン
２０１Ａ～２０６Ａ，４０１Ａ～４０６Ａ，６０１Ａ～６０６Ａ ライン
７００ 回路基板
７０１ 貫通孔
７０２ ソケット
８００ コネクタ部材
８０１～８０６ コネクタピン
８１０ 支持体
Ｃ０ センターコイル
Ｃ１，Ｃ２ サイドコイル
Ｄ１～Ｄ６ ダミー電極
Ｅ１～Ｅ６，Ｅ１Ａ，Ｅ１Ｂ，Ｅ１Ｃ，Ｅ２Ａ，Ｅ２Ｂ，Ｅ２Ｃ，Ｅ３Ａ，Ｅ３Ｂ，Ｅ３Ｃ，Ｅ４Ａ，Ｅ４Ｂ，Ｅ４Ｃ，Ｅ５Ａ，Ｅ５Ｂ，Ｅ５Ｃ，Ｅ６Ａ，Ｅ６Ｂ，Ｅ６Ｃ 端子電極
ＲＸ ワイヤレス受電装置
Ｓ ステージ
Ｔ１１～Ｔ１６，Ｔ２１～Ｔ２６，Ｔ３１～Ｔ３６ スルーホール導体
ＴＸ ワイヤレス送電装置
Ｘ０～Ｘ２ 領域

Claims (8)

  1. 第１及び第２の基板と、
    前記第１の基板の一方の表面に形成された第１のコイルパターンと、
    前記第２の基板の一方の表面に形成された第２のコイルパターンと、
    前記第１の基板の他方の表面に形成された第３のコイルパターンと、
    前記第２の基板の他方の表面に形成された第４のコイルパターンと、
    前記第１の基板の前記一方の表面に形成された第１の引き出しパターンを介して前記第１のコイルパターンの一端に接続され、前記第１の基板の前記一方の表面から突出した第１の端子電極と、
    前記第２の基板の前記一方の表面に形成された第２の引き出しパターンを介して前記第２のコイルパターンの一端に接続され、前記第２の基板の前記一方の表面から突出した第２の端子電極と、
    前記第１の基板の前記一方の表面に形成された第３の引き出しパターン、前記第１の基板を貫通して設けられた第１のスルーホール導体、及び前記第１の基板の前記他方の表面に形成された第４の引き出しパターンを介して前記第３のコイルパターンの一端に接続され、前記第１の基板の前記一方の表面から突出した第３の端子電極と、
    前記第２の基板の前記一方の表面に形成された第５の引き出しパターン、前記第２の基板を貫通して設けられた第２のスルーホール導体、及び前記第２の基板の前記他方の表面に形成された第６の引き出しパターンを介して前記第４のコイルパターンの一端に接続され、前記第２の基板の前記一方の表面から突出した第４の端子電極と、を備え、
    前記第１のコイルパターンの他端と前記第３のコイルパターンの他端は、前記第１の基板を貫通して設けられた第３のスルーホール導体を介して互いに接続され、
    前記第２のコイルパターンの他端と前記第４のコイルパターンの他端は、前記第２の基板を貫通して設けられた第４のスルーホール導体を介して互いに接続され、
    前記第１及び第２の基板は、前記第１及び第２の端子電極が互いに重なり且つ互いに接続されるとともに、前記第３及び第４の端子電極が互いに重なり且つ互いに接続されるよう、積層されていることを特徴とするコイル部品。
  2. 第１乃至第４の基板と、
    前記第１の基板の一方の表面に形成された第１のコイルパターンと、
    前記第２の基板の一方の表面に形成された第２のコイルパターンと、
    前記第１の基板の他方の表面に形成された第３のコイルパターンと、
    前記第２の基板の他方の表面に形成された第４のコイルパターンと、
    前記第３の基板の一方の表面に形成された第５のコイルパターンと、
    前記第４の基板の一方の表面に形成された第６のコイルパターンと、
    前記第３の基板の他方の表面に形成された第７のコイルパターンと、
    前記第４の基板の他方の表面に形成された第８のコイルパターンと、
    前記第１のコイルパターンの一端に接続され、前記第１の基板から突出した第１の端子電極と、
    前記第２のコイルパターンの一端に接続され、前記第２の基板から突出した第２の端子電極と、
    前記第３のコイルパターンの一端に接続され、前記第１の基板から突出した第３の端子電極と、
    前記第４のコイルパターンの一端に接続され、前記第２の基板から突出した第４の端子電極と、
    前記第５のコイルパターンの一端に接続され、前記第３の基板から突出した第５の端子電極と、
    前記第６のコイルパターンの一端に接続され、前記第４の基板から突出した第６の端子電極と、
    前記第７のコイルパターンの一端に接続され、前記第３の基板から突出した第７の端子電極と、
    前記第８のコイルパターンの一端に接続され、前記第４の基板から突出した第８の端子電極と、備え、
    前記第１のコイルパターンの他端と前記第３のコイルパターンの他端は互いに接続され、
    前記第２のコイルパターンの他端と前記第４のコイルパターンの他端は互いに接続され、
    前記第５のコイルパターンの他端と前記第７のコイルパターンの他端は互いに接続され、
    前記第６のコイルパターンの他端と前記第８のコイルパターンの他端は互いに接続され、
    前記第１及び第２の基板は、前記第１及び第２の端子電極が互いに重なり且つ互いに接続されるとともに、前記第３及び第４の端子電極が互いに重なり且つ互いに接続されるよう、積層され、
    前記第３及び第４の基板は、前記第５及び第６の端子電極が互いに重なり且つ互いに接続されるとともに、前記第７及び第８の端子電極が互いに重なり且つ互いに接続されるよう、積層され、
    前記第１及び第２の基板と前記第３及び第４の基板は、前記第１乃至第４のコイルパターンの一部と前記第５乃至第８のコイルパターンの一部が重なるよう、積層されていることを特徴とするコイル部品。
  3. 前記第３の基板から突出した第１及び第２のダミー電極をさらに備え、
    前記第１のダミー電極は、前記第１及び第２の端子電極と重なり、
    前記第２のダミー電極は、前記第３及び第４の端子電極と重なることを特徴とする請求項２に記載のコイル部品。
  4. 前記第４の基板から突出した第３及び第４のダミー電極をさらに備え、
    前記第３のダミー電極は、前記第１及び第２の端子電極並びに前記第１のダミー電極と重なり、
    前記第４のダミー電極は、前記第３及び第４の端子電極並びに前記第２のダミー電極と重なることを特徴とする請求項３に記載のコイル部品。
  5. 前記第１の基板から突出した第５及び第７のダミー電極と、
    前記第２の基板から突出した第６及び第８のダミー電極と、をさらに備え、
    前記第５及び第６のダミー電極は、前記第５及び第６の端子電極と重なり、
    前記第７及び第８のダミー電極は、前記第７及び第８の端子電極と重なることを特徴とする請求項４に記載のコイル部品。
  6. 前記第１及び第２の端子電極に接続された第１のコネクタピンと、
    前記第３及び第４の端子電極に接続された第２のコネクタピンと、
    前記第５及び第６の端子電極に接続された第３のコネクタピンと、
    前記第７及び第８の端子電極に接続された第４のコネクタピンと、をさらに備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載のコイル部品。
  7. 請求項６に記載のコイル部品と、
    前記第１及び第２のコネクタピンを介して前記第１乃至第４のコイルパターンに接続され、前記第３及び第４のコネクタピンを介して前記第５乃至第８のコイルパターンに接続された回路基板と、を備えることを特徴とする非接触電力伝送装置。
  8. 前記回路基板は、前記第１乃至第４のコイルパターンと前記第５乃至第８のコイルパターンに電流を排他的に流すスイッチを有することを特徴とする請求項７に記載の非接触電力伝送装置。
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